不同缺血时间窗后适应对心肌再灌注损伤的影响及再灌注损伤抢救激酶介导机制的研究

来源 :新疆医科大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:beautyyin123
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目的:本研究旨在观察不同缺血时间窗缺血后适应(IPC)对心肌缺血再灌注(I/R)损伤的影响以及IPC心肌保护作用的相关影响因素,并进一步探讨再灌注损伤抢救激酶(RISK)在IPC减少心肌再灌注损伤中的作用机制。本研究包括:1)建立小鼠在体IPC模型,观察不同缺血时间窗IPC对心肌缺血再灌注损伤的影响,探讨IPC心肌保护作用最佳时机以及与缺血预适应(IP)的关系。2)建立小鼠离体心脏Langendorff缺血再灌注模型,探讨IPC对离体小鼠心肌再灌注损伤的作用以及与凋亡相关基因Bcl-2、Bax的关系。3)探讨再灌注损伤抢救激酶ERK1/2作为Bcl-2与Bax的上游靶酶在IPC减少心肌缺血再灌注细胞凋亡中的作用。方法:课题第一部分:1)选择成年120只C57BL小鼠,建立在体小鼠心肌缺血再灌注模型,随机分为缺血时间30min、45min和60min,每一缺血时间又分为IPC和I/R注两种处理,之后再灌注3h。通过开胸结扎左冠状动脉造成急性心肌梗死,在完全再灌注早期给予反复短暂再通/闭塞的IPC。采用伊文氏兰(Evans blue)和三苯基氯化四氮唑(TTC)染色的方法确定缺血心肌和梗死心肌面积,并测定血清的肌酸激酶(CK)的含量、血流动力学指标、心肌超氧化物歧化酶(SOD)活性以及丙二醛(MDA)含量。2)选择成年120只C57BL小鼠,建立在体小鼠心肌缺血再灌注模型,随机分成如下6组,均接受心肌缺血30min(假手术组除外)。①I/R组;②3次IPC组:再灌注前进行缺血10s,再灌注10s,此为一个循环,共计3个后适应循环;③6次IPC组:再灌注前进行6个后适应循环;④延迟IPC组:恢复再灌注1min后进行3次后适应循环;⑤IPC+IP组:在心梗模型建立前,短暂缺血5min后恢复血流10min,再完成30min的缺血,之后处理同3次IPC组,随后再灌注3h;⑥假手术组。分别测定梗死心肌面积、血清CK、血流动力学指标、心肌MDA水平以及SOD活性。课题第二部分:1)建立并改良小鼠离体心脏Langendorff灌流模型,72只成年C57BL小鼠均进行稳定灌流30min,随机分为3组:①IPC组:停止灌流30min,在完全再灌注早期给予反复短暂灌流/停止灌流的后适应,之后持续180min的灌注;②I/R组:I/R组为停止灌流30min后直接恢复再灌注180min,在停止灌流前后不做任何特殊处理;③空白对照(Sham):持续进行离体灌流,不加任何干预。测定梗死心肌面积,采用微型测压球囊同步记录心功能的变化,采用TUNEL法测定心肌细胞凋亡指数(AI)、RT-PCR方法测定左室心肌细胞凋亡相关基因Bcl-2和Bax mRNA的表达,Western blot法测定左室心肌胞浆与胞膜Bcl-2、Bax蛋白水平以及线粒体细胞色素C(Cyt.C)的释放。课题第三部分:96只C57BL离体小鼠建立小鼠离体心脏Langendorff灌流模型,全心缺血30min后分成如下4组,随后再灌注3h:1)I/R组;2)IPC组;3)IPC加ERK1/2抑制剂PD98059组; 4)I/R加ERK1/2抑制剂PD98059组。观察梗死心肌面积、心肌细胞凋亡指数与心肌磷酸化ERK1/2、磷酸化PI3K-Akt表达水平的关系,并测定心肌组织胞浆与胞膜Bcl-2、Bax蛋白以及线粒体Cyt.C的释放。结果:1)不同缺血时间窗的在体再灌注实验中,缺血30minIPC组、缺血45minIPC组心肌梗死面积分别为19.4±2.0%、38.3±4.0%,分别显著小于缺血30min I/R组和缺血45min I/ R组(分别是41.4±3.9%,55.4±5.3%),下降幅度分别为53.1%和31.2%,差异均具有统计学意义(P<0.05),同时缺血30minIPC组与缺血45minIPC组可明显降低血清CK浓度、提高心肌组织SOD的活性、降低MDA含量以及改善血流动力学指标(P<0.05);缺血60min IPC组梗死心肌面积较60minI/R组比较无明显降低,差异无统计学意义(P>0.05)。2)心肌接受缺血30min后,3次IPC组与6次IPC组分别与I/R组比较,心肌梗死面积减少,血清CK浓度降低,同时心肌SOD活性升高,心脏血流动力学显著改善。6次与3次后适应循环的保护作用相似,并没有因为增加预适应,IPC心脏保护作用有所增加,IPC仅在恢复再灌注的早期1min内有效。3)成功建立并改良了小鼠离体心脏Langendorff缺血后适应模型,IPC组的心肌梗死面积[(32.8±3. 8)%]较I/R组[(48.1±4.8)%]明显降低(P <0.05),IPC组离体心脏血流动力学显著改善(P <0.05);IPC组与I/R组比较,凋亡细胞显著减少[(14.5±2. 6)% vs (28.1±4.2)%,(P<0.05)];透视电镜观察发现IPC可减轻缺血再灌注引起的线粒体损伤;组织Bcl-2 mRNA表达显著增加,Bcl-2和Bax mRNA的比值也随之上调(P<0.05);同时胞膜Bcl-2蛋白水平上升,Bcl-2/Bax蛋白的比值上调,线粒体Cyt.C释放减少; 4)与I/R组相比,IPC组心肌的ERK1/2磷酸化蛋白水平显著增高,PI3K-Akt磷酸化蛋白水平无明显变化,心肌再灌注细胞凋亡减少(P均<0.05)。PD98059能显著抑制IPC所引起的组织ERK1/2的磷酸化水平升高,并能消除IPC减少心肌再灌注损伤的大部分作用,同时胞膜Bcl-2蛋白水平下降以及线粒体Cyt.C释放增多。结论:1)小鼠心肌处于轻中度水平的缺血损伤,在恢复冠脉血流的早期施行IPC可以有效地减少心肌再灌注损伤,但随着缺血时间的延长和心肌损伤程度的加重,IPC的保护作用就明显减弱或消失;2)IPC的心肌保护作用只有在再灌注早期的1min内有效,延迟IPC没有产生类似的保护作用,并没有增加IPC的循环数而扩大其的保护作用,IPC与IP没有产生叠加的心脏保护作用;3)本研究建立并改良的小鼠离体心脏Langendorff缺血再灌注模型技术稳定可靠,并证实IPC能有效地降低灌注缺血再灌注损伤,IPC能明显减少心肌I/R损伤导致的心肌细胞凋亡,其分子机制与上调胞膜Bcl-2与Bax蛋白表达的比值以及减少线粒体Cyt.C的释放有关;4)再灌注损伤抢救激酶中ERK1/2信号通路参与介导了IPC减少缺血再灌注损伤的作用,ERK1/2作为上游靶酶参予调控了心肌细胞凋亡相关蛋白Bcl-2与Bax的表达以及线粒体Cyt.C释放。
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